Rauen Roach Bots Lauf über Hindernisse

Einsatz von Robotern inspiriert von Kakerlaken können die Form ihres Körpers – insbesondere ihre unverwechselbare Runde Schalen — um Manöver durch dichten Unordnung, die sie nützlich in SAR Missionen, militärischen Aufklärung und sogar auf Farmen machen könnte, entsprechend einer neuen Studie.

Obwohl viele Forschungsteams Roboter entwickelt haben, die Hindernisse vermeiden können, dazu diese Bots meist Stolpersteinen ausweichen. Diese Vermeidungsstrategie verwendet in der Regel Sensoren um die Karte aus der Umgebung und leistungsstarker Computer, einen sicheren Weg, um die Hindernisse zu planen.

"Dieser Ansatz ist sehr gelungen – zum Beispiel Google ist selbst Auto zu fahren,", sagte Studienautor Blei Chen Li, ein Physiker an der University of California, Berkeley. [Die 6 erstellt seltsamsten Roboter jemals]

"Es muss jedoch Einschränkungen," Li sagte Leben Wissenschaft. "Erstens, wenn das Gelände dicht überladen wird – wo Lücken werden vergleichbar oder sogar kleiner als Roboter Größe – ein klarer Weg, wo Roboter Hindernisse nicht schlagen, nicht planbar, da Hindernisse sind einfach zu nah an einander. Zweitens erfordert dieser Ansatz hochentwickelte Sensoren und Computer, die oft zu groß oder zu schwer für kleine Roboter mit sich herumtragen."

Stattdessen wollte Li und seine Kollegen Roboter zu entwerfen, die nicht vermeiden, Hindernisse, aber sie durchlaufen. Sie suchten ihre Inspiration aus der discoid Kakerlaken, die ungefähr 2 Zoll (4,9 Zentimeter) lang sind. Diese Schaben Leben meist auf dem Boden der tropischen Regenwälder, wo sie eine Vielzahl von Unordnung, wie Rasen, Sträucher, Blätter, Baumstämme und Pilze häufig begegnen.

Die Wissenschaftler verwendeten High-Speed-Kameras um zu analysieren, wie die Kakerlaken durch künstliche Hindernisparcours mit eng beieinander liegenden, grasslike Balken aus Karton bewegt. Im Laufe von Hunderten von läuft die Insekten in der Regel den Parcours in ca. 3 Sekunden abgeschlossen. Obwohl die Kakerlaken manchmal durch die Balken geschoben oder über sie kletterte, rutschte fast die Hälfte der Zeit, die Insekten schnell und effektiv vorbei an den Balken durch Rollen ihren Körper durch die Lücken passen und mit ihren Beinen, abstoßen, die Balken. [Siehe Video von der Roboter-Schabe ausweichen von Hindernissen]

Dann die Forscher die Kakerlaken mit drei künstliche Schalen in verschiedenen Formen angepasst – ein ähnlich wie die Kakerlaken Körper, eine flache ovale und ein flaches Rechteck Oval Kegel – zu sehen, welche Faktoren beeinflussen die Insekten Bewegungen. Wenn die aufgeklebten Muscheln den Kakerlaken weniger Runde gemacht, konnten die Insekten weniger eine Rolle durchführen und an den Hindernissen vorbei zu manövrieren, die Forscher fanden heraus.

Dann testeten die Wissenschaftler einen 4-Zoll-lange (10 cm) sechsbeinigen Roboter namens VelociRoACH auf ein ähnliches Hindernis-Parcours. Wenn es einen rechteckigen Körper hatte, hatte der Roboter nur eine 19 Prozent Chance den Kurs vorbei, da es häufig zwischen den grasslike Balken stecken. Wenn es mit einer Kakerlake inspirierten Runde Schale versehen war, hatte es jedoch eine 93 Prozent Chance den Hindernis-Parcours durch Walzen durch die Strahlen in der gleichen Weise habe echte Kakerlaken. Dies beinhaltete keine Änderung an der Roboter-Programmierung oder die Zugabe von Sensoren – es war eine natürliche Folge der Schale, sagte der Forscher.

"Roboter effektive physikalische Wechselwirkungen mit der Umwelt auch dicht überladen Hindernisse durchlaufen nutzen können,", sagte Li.

Diese Untersuchung zeigt, wie die Körperformen Tieren helfen können und Roboter durchqueren Terrain, viel wie wie die schlanke Körperformen vieler Vögel und Fische (und nachgeahmt durch Flugzeuge und u-Boote) helfen reduzieren den Luftwiderstand, Li hinzugefügt. "Deshalb werden wir dieses neue Konzept"Terradynamic Straffung"genannt," sagte er.

Straffung der Terradynamic besonders nützlich für kleine, preiswerte Roboter in Anwendungen wie Suche und Rettung, Präzisionslandwirtschaft oder militärischen Aufklärung beweisen kann da die Bots, Hindernisse wie Schutt und Vegetation zu durchqueren, ohne weitere Sensoren und Computer hinzufügen können, sagte Li.

"Möglicherweise gibt es auch andere Körperformen, die gut für andere Zwecke, z. B. klettern hinauf und über Hindernisse,", sagte Li. In Zukunft wollen die Forscher, wie Tier- und Roboter Körperformen beeinflussen andere Arten der Bewegung in einer Vielzahl von Umgebungen zu analysieren.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-23. Juni in der Zeitschrift Bioinspiration & Bionik.

Folgen Sie Live Science @livescience, Facebook & Google +. Ursprünglich veröffentlicht am Leben Wissenschaft.